Elektronika Daya: Pengantar Elektronika Daya

Ilmu Penunjang:

- Rangkaian Listrik

- Elektronika

- Kalkulus

Pada kesempatan di postingan kali ini, eco student akan membahas tentang pengantar Elektronika Daya yang merupakan mata kuliah yang diajarkan di program studi Teknik Konservasi Energi, Politeknik Negeri Bandung pada semester V. Mata kuliah ini juga diajarkan pada prodi atau jurusan lain terutama di jurusan Teknik Listrik atau yang serupa lainnya. Untuk memahami materi ini, mahasiswa biasanya dibekali terlebih dahulu ilmu penunjang yang disebutkan di atas. Minimal sudah pernah mempelajari ilmu tersebut karena jika tidak sama sekali maka akan sedikit kewalahan dalam memahami teori-teori yang ada di mata kuliah Elektronika Daya. Adapun bagi mereka yang telah mempelajari ilmu tersebut akan tetapi kurang dipahami dengan baik, masih memungkinkan untuk memahami materi ini, tinggal bergantung pada ketekunan masing-masing orang.

Tidak sedikit dari mahasiswa yang telah mempelajari Elektronika Daya yang berargumen bahwa materi ini tergolong materi yang tingkat kesulitannya tinggi. Bukan hanya mahasiswa, bahkan salah seorang dosen yang kami kenal mengajarkan mata kuliah ini pun berkata demikian. Lalu bagaimana menurut eco student?

Yah… Menurut eco student, kalau dibilang mata kuliah ini mudah, jelas tidak. Karena penurunan rumusnya memang cukup rumit, apalagi kalau nanti rangkaiannya sudah menggunakan komponen non-linear seperti kapasitor dan induktor. Tapi kalau dibilang mata kuliah ini sulit, tidak begitu juga. Karena pada dasarnya, persamaan dasar yang digunakan pada mata kuliah ini secara keseluruhan (setelah dihitung-hitung) tidak lebih dari sepuluh persamaan saja. Sisanya tinggal penurunan dari persamaan dasar. Jadi, mata kuliah ini kalau menurut eco student cukup mudah untuk dipahami, hanya saja untuk penurunan rumusnya memang membutuhkan ketekunan yang cukup tinggi.

Sebelumnya perlu diperhatikan juga bahwa yang eco student paparkan dalam artikel ini hanya berhubungan dengan materi Elektronika Daya dasar saja (yang memiliki kurang lebih sepuluh persamaan dasar). Adapun Elektronika Daya sendiri mengalami perkembangan yang pesat dengan pemahaman yang jauh lebih rumit dari dasar-dasar yang dipaparkan dalam artikel ini dan artikel-artikel berikutnya.

Baiklah! Daripada terus menerawang tentang bagaimana kuliah elektronika daya itu, lebih sekarang kita masuk ke pengantar kuliah ini. Silahkan disimak!

Apa Itu Elektronik Daya.

Seperti biasa, untuk memahami makna sebuah frasa bisa dilakukan dengan memahami masing-masing kata yang menyusunnya. Elektronika Daya terdiri atas kata Elektronika yang berarti ilmu yang mempelajari tentang komponen dan rangkaian elektronik beserta teknologi yang memanfaatkannya, adapun Daya adalah besaran fisika yang menyatakan jumlah energi yang dihabiskan per satuan waktu. Secara spesifik, terma daya yang dimaksud dalam frasa Elektronika Daya adalah konversi Daya dari satu bentuk ke bentuk lain.

Prof. Dr. Ir. Pekik Argo Dahono, Guru Besar Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung, dalam salah satu diktat kuliahnya beliau mendefiniskan elektronika daya sebagai disiplin ilmu yang mempelajari penggunaan teknologi elektronika dalam konversi energi (daya) elektrik.

Prof. Muhammad H. Rashid, Guru Besar di University of West Florida mengatakan bahwa Elektronika Daya mencakup studi tentang sirkuit elektronik yang ditujukan untuk mengendalikan aliran energi listrik. Sirkuit ini menangani aliran daya pada level yang jauh lebih tinggi daripada daripada rating perangkat-perangkat pribadi yang ada.

Mengapa Energi (Daya) Elektrik Perlu Dikonversikan?

Masih dalam diktat oleh Prof. Dr. Ir. Pekik Argo Dahono, disebutkan alasan mengapa daya perlu untuk dikonversikan. Alasannya ada dua, yaitu:

• Hampir semua peralatan listrik bekerja kurang efisien atau tidak bisa bekerja pada sumber energi (daya) elektrik yang tersedia.

• Banyak pembangkit energi (daya) elektrik nonkonvensional mempunyai bentuk yang tidak kompatibel dengan sumber energi (daya) elektrik lainnya.

Contoh dari alasan pertama yang paling sederhana adalah charger handphone. Handphone yang kita miliki membutuhkan spesifikasi daya DC (Direct Current) dengan besar tegangan sekitar 5V. Sumber listrik yang ada di rumah kita (sistem Indonesia) adalah sumber listrik bolak-balik/AC (Alternating Current) dengan besar tegangan efektif 220V. Kalau kita langsung menggunakan listrik dari stop kontak di rumah kita untuk mengisi daya baterai handphone kita, dijamin handphone tersebut akan rusak (baterainya akan meledak). Untuk itulah daya dari sumber listrik di rumah kita harus dikonversikan terlebih dahulu.

Untuk contoh dari alasan kedua adalah penggunaan panel surya untuk menghasilkan listrik. Apabila kita membuat pembangkit listrik tenaga surya (matahari) di rumah kita, listrik yang kita hasilkan adalah listrik dengan karakteristik DC. Untuk memanfaatkan listrik yang sudah kita bangkitkan tersebut bisa dilakukan dengan dua cara. Pertama, langsung kita manfaatkan untuk kelistrikan rumah kita (tentunya dengan menggunakan konverter). Atau kedua, listrik yang kita bangkitkan kita suplai terlebih dahulu ke jaringan PLN melalui jala-jala. Jala-jala PLN memiliki karakteristik AC. Agar listrik DC yang kita bangkitkan dapat disuplai ke jala-jala PLN, maka perlu disamakan dulu karakteristiknya dengan cara dikonversi terlebih dahulu.

Cakupan Elektronika Daya

Mempelajari Elektronika Daya akan mencakup pelajaran tentang berbagai jenis rangkaian dan teknologi konversi daya. Pada Elektronika Daya dasar, yang akan dipelajari adalah dasar-dasar dari:

• AC/DC Converter

• DC/DC Converter (DC Chopper)

• DC/AC Converter (Inverter), dan

• DC/AC Converter

Rangkaian dan teknologi berbagai converter di atas menggunakan komponen yang disebut saklar statis semikonduktor. Ada banyak macam saklar statis semikonduktor dan akan dibahas pada artikel selanjutnya.

Hal Paling Penting dalam Elektronika Daya

Hal paling penting yang perlu diingat oleh setiap orang yang belajar elektronika daya ataupun yang berkecimpung di bidang ini adalah bahwa teknologi elektronika daya menitikberatkan pada efisiensi penyearahan. Seperti yang diungkapkan oleh Prof. Dr. Ir. Pekik Argo Dahono dalam diktatnya, efficiency is the key, yang memberikan contoh konversi daya menggunakan regulator tegangan konvensional dan switching regulator.

efficiency is the key

Mendapatkan efisiensi penyearahan tinggi inilah yang menjadi tantangan bagi mereka yang bergelut di bidang elektronika daya. Karena efisiensi penyearahan ini akan memberikan efek samping pada rangkaian maupun peralatan yang kita miliki seperti yang tertera pada gambar switching regulator di atas, yakni adanya ripple di sisi input maupun output yang merupakan sebuah kerugian. Di samping itu, untuk mencapai efisiensi penyearahan yang tinggi biasanya dibutuhkan komponen dengan spesifikasi tinggi yang harganya lebih mahal dari komponen dengan speisifikasi umum. Itulah harga yang harus dibayar untuk mendapatkan teknologi penyearah dengan efisiensi tinggi.

Seperti kata dosen kami, “tidak ada makan siang gratis”.

tidak ada makan siang gratis

Demikian artikel tentang Pengantar Elektronika Daya kali ini, untuk inti dari Elektronika Daya (dasar) sendiri akan eco student berikan pada artikel-artikel tentang Elektronik Daya berikutnya.

-----

Referensi:

Diktat Kuliah Elektronika Daya, Prof. Dr. Ir. Pekik Argo Darhono, Institut Teknologi Negeri Bandung

Rashid, Muhammad H. 2001. Power Electronics. Canada: Academic Press

KOFTTE (Keep On Fighting Till The End)

Afif Fadhilah